Liitium-ioonakude üle-tühjenemine ei käivita otseselt liitiumkatmist, kuid see käivitab rea kõrvalreaktsioone, mis suurendavad kaudselt liitiumplaadistamise ohtu järgneva laadimise ajal.
Üle{0}}tühjenemise otsesed tagajärjed
Vaskfooliumi lahustumine ja vaskdendriidi moodustumine
Kui tühjendatakse üle -ebanormaalselt kõrgele negatiivsele elektroodipotentsiaalile (tavaliselt üle 1,5 V vs. Li/Li⁺), toimub anoodi vasevoolukollektori oksüdatiivne lahustumine, et tekitada Cu²⁺ ioone. Pärast katoodile migreerumist redutseeritakse Cu²⁺ ioonid metalliliseks vaseks ja sadestatakse vaskdendriitideks. Need dendriidid võivad separaatorit läbistada ja tekitada sisemisi lühiseid.
SEI filmide lagunemine ja gaasi tootmine
Üle-tühjenemine põhjustab liitiumi liigset deinterkalatsiooni anoodilt. SEI kile laguneb, eraldades soojust ja gaase (nt CO ja H₂), mis süvendavad aku paisumist.
Kaudne seos üle{0}}tühjenemise ja liitiumkatte vahel
Suurenenud liitiumkatte risk hilisemal laadimisel
Üle -tühjenemine kahjustab aku sisemist struktuuri (nt purunenud SEI-kile, vaskdendriidi teke) ja suurendab sisemist takistust. Kui laadimine toimub sellistes tingimustes, ilmnevad järgmised probleemid:
Halvenenud kineetilised tingimused: kahjustatud anoodiliidesed ja kulunud elektrolüüt takistavad liitiumioonide interkalatsiooni, tõmmates anoodipotentsiaali kergesti alla 0 V ja käivitades liitiumplaadistuse.
Suurenenud lokaalne voolutihedus: vaskdendriidid või separaatori ummistused võivad põhjustada lokaalset polarisatsiooni ja kiirendada liitiumkatmist.
Eksperimentaalsed tõendid
Kui -tühjenenud akud on laetud, võivad anoodi pinnale ilmuda mustade laikude kõrval valged liitiumplaadistuse tsoonid (liitium-vabad piirkonnad), mis tõestab, et liitiumkatmine on korrelatsioonis liidese kahjustusega, mis on põhjustatud üle-tühjenemisest.
Liitiumplaadistuse käivitustingimused
Liitiumiga katmine toimub laadimise ajal ja see nõuab kahte eeltingimust:
Termodünaamiline seisund: anoodi potentsiaal on väiksem või võrdne 0 V (vs. Li/Li⁺).
Kineetiline seisund: liitiumi{0}}ioonide interkalatsiooni kiirus on madalam kui liitiumi sadestumise kiirus (nt madal temperatuur, kõrge -laadimiskiirus).
Kuigi üle-tühjenemine ei suuda iseseisvalt täita liitiumplaadistuse termodünaamilisi nõudeid, kahjustab see aku struktuuri ja loob varjatud riske, mis võimaldavad hilisemal laadimisel liitiumplaadistuse tingimusi.
Järeldus
Üle -tühjenemine suurendab drastiliselt liitiumplaadistamise ohtu järgneval laadimisel kaudselt kolme mehhanismi kaudu: sisemised lühised vaskdendriitidest, SEI-kile lagunemine ja liidese tõsine kahjustus. Praktiliste rakenduste jaoks tuleb üle-tühjenemist rangelt vältida (nt konfigureerides tühjenemise katkestus-pinge). Pärast üle-tühjenemist tuleks ohutusohtude leevendamiseks kasutusele võtta konservatiivsed laadimisprotokollid (nt madala voolu{10}}taastelaadimine).
